《UMTS基本信令流程培训》自学手册.docx

1、UMTS基本信令流程培训自学手册课程名称： UMTS基本信令流程培训 自学 手 册版本号：课程编码： 2008 华为技术有限公司 版权所有，保留一切权利。内容目录课程名称： UMTS基本信令流程培训 i自学 手 册 i第1章 引言 1-11.1 移动通信网络发展及需求 1-11.2 华为的WCDMA移动通信系统网络解决方案 1-2第2章 基本概念 2-32.1 RNC在网络中的位置 2-32.2 WCDMA网络中常用的标识 2-5第3章 基本信令流程 3-73.1 小区建立流程 3-73.2 系统信息广播 3-93.2.1 系统信息概述 3-93.2.2 系统信息广播 3-103.3 寻呼流程

2、 3-113.3.1 寻呼空闲模式或PCH状态的UE 3-113.3.2 寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态的UE 3-123.4 呼叫建立 3-123.4.1 RRC连接建立 3-133.4.2 直传消息 3-143.4.3 RAB建立 3-153.5 呼叫释放 3-193.5.1 Iu信令连接释放 3-203.5.2 RAB释放 3-213.5.3 RRC连接释放 3-233.6 移动性管理 3-253.6.1 软切换 3-253.6.2 迁移 3-26插图目录图1-1 WCDMA系统组网示意图 1-2图3-2 小区建立流程 3-7图3-3 系统信息广播 3-10图3-4 系统信

3、息广播实例 3-10图3-5 寻呼空闲模式或PCH状态UE 3-11图3-6 寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态UE 3-12图3-7 RRC连接建立（专用信道） 3-13图3-8 RRC连接建立（公用信道） 3-14图3-9 初始直传 3-15图3-10 RAB建立流程（DCH-DCH，同步） 3-16图3-11 RAB建立流程（CCH-DCH，异步） 3-18图3-12 RAB建立流程（CCH-CCH） 3-19图3-13 信令连接释放请求 3-20图3-14 信令连接释放 3-20图3-15 RAB释放（DCH-DCH，同步） 3-22图3-16 RAB释放请求 3-23图3-

4、17 RRC连接释放（专用信道） 3-24图3-18 RRC连接释放（公用信道） 3-24图3-19 静态迁移过程 3-26图3-20 伴随迁移过程 3-26第1章 引言1.1 移动通信网络发展及需求公用移动通信系统经历了两代的发展。第一代模拟移动通信系统开始于二十世纪80年代，仅提供语音业务，采用FDMA技术；二十世纪90年代出现的第二代数字移动通信系统包括GSM、IS-95等多个标准，其应用以语音业务为主，并提供低速电路型数据业务。从1996年开始，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）和IS-95B。目前正

5、在使用的第二代和2.5代移动通信系统主要用于提供语音业务，虽然也可以承载数据业务，但所提供的数据承载业务速率较低，且QoS（Quality of Service，服务质量）能力有限，无法满足多媒体、多呼叫等新业务的要求。而且用户的高速增长与有限的系统容量和有限的业务类型之间的矛盾渐趋明显。在数据和多媒体通信日益发展的今天，迫切需要网络提供多种类型、高质量的多媒体业务，实现全球无缝覆盖和漫游，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信，这就促使第三代移动通信系统（3G）的诞生。第三代移动通信系统的概念是国际电联（ITU）在1985年提出的，当时称为未来公共陆地移动通信系统（FPLM

6、TS），后来考虑到工作在2000MHz，且预计在2000年左右商用，故应日本等国建议，1996年更名为IMT-2000。IMT-2000的宗旨是建立全球的综合性个人通信网，提供多种业务，尤其是多媒体和高速分组数据业务并实现全球无缝覆盖。在经过几年的技术评估、研究分析及大量的协调和融合工作之后，在1999年底ITU TG8/1最后一次会议上，通过了IMT-2000的无线接口技术规范，这标志着第三代技术的格局已最终确定，它分为CDMA（Code Division Multiple Access，码分复用）和TDMA（Time Division Multiple Access，时分复用）两大类共五种

7、技术，其中主流技术为以下三种CDMA技术：(1) IMT-2000 CDMA-DS（IMT-2000直接扩频CDMA），即WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分复用）。它是在一个宽达5MHz的频带内直接对信号进行扩频；(2) IMT-2000 CDMA-MC（IMT-2000多载频CDMA），即CDMA2000。这是美国提出的技术，由多个1.25MHz的窄带直接扩频系统组成的一个宽带系统；(3) IMT-2000 CDMA TDD（IMT-2000时分双工CDMA）：目前包括TD-SCDMA和UTRA TDD，其中TD-SCDMA是我

8、国提出的技术。无线宽带技术WiMAX(World Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)正式成为全球3G标准。国际电信联盟(简称ITU)2007年底在日内瓦举行的无线通信(Radio Assembly)会议上，通过与会国家投票表决做出了这一决定。这意味着欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000和中国的TD-SCDMA三大3G标准鼎立之势被打破。WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA这三大标准于2001年4月被ITU确立为3G标准。1.2 华为的WCDMA移动通信系统网络解决方案华为公司率先在国内研制成功全套WCDMA系统网络设备，

9、基本上与国际先进厂家同步推出。华为公司不仅仅可以提供第三代移动通信网络设备，并且能够针对不同运营商的需求和网络特点，提供可维护、可运营、易管理的客户化网络解决方案，从而针对不同客户群，提供差异化业务和灵活计费方式，为网络运营商创造良好的经济效益奠定基础。图1-1所示是WCDMA系统的一个典型组网示意图。WCDMA系统组网示意图AuC：鉴权中心Billing Center：计费中心Call Center：呼叫中心CG：（分组域）计费网关Circuit Backbone：电路域骨干GGSN：网关GPRS支持节点 GMSC：关口移动交换中心 GW：网关 HLR：归属位置寄存器 Internet：国际

10、互联网络 M2000：集中操作维护中心 MSC：移动交换中心 NodeB：WCDMA基站 Other PLMN：其他公用陆地移动网络 Packet Backbone：分组域骨干 PSTN：公用电话交换网 RNC：无线网络控制器 SCE：业务生成环境 SCP：业务控制节点 SGSN：服务GPRS支持节点 SMC：短消息中心 SMS：短消息业务 SGW：信令网关 UE：用户设备 UI：单点操作维护终端 WAP GW：无线应用协议网关 一个完整的WCDMA移动通信网络包括UE、NodeB、RNC、MSC、SGSN、VLR、HLR、计费中心、短消息中心、集中操作维护中心（M2000）、单点维护终端、和

11、各种传输设备等，这些设备共同承载WCDMA的各种业务。第2章 基本概念2.1 RNC在网络中的位置1. 网元名词解释：CN：Core Network负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理，它对移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能。通俗的理解，它就是移动交换机。MSC： CS CN。SGSN： PS CN。VLR： 存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。HLR： 归属用户位置寄存器(HLR)是系统的中央数据库，存储该HLR控制的所有存在的移动用户的相关信息.所有移动用户的重要数据都存储在HLR中.包括用

12、户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，HLR也存储部分漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据。RNS：Radio Network System，RNS是一个UTRAN或者只是UTRAN的一部分，它通过分配、释放特定无线资源，用于建立UE和UTRAN之间的连接。RNS包含一个RNC，负责管理一个小区集内的资源，及其数据发射和接收。DRNS（Drift RNS，漂移RNS），DRNC（Drift RNC，漂移RNC），DRNS是负责维持UE和UTRAN之间某个连接的RNS。当UTRAN和UE之间的连接需要使用由非SRNS控制的小区时，这种能够向SRNS提供无线资源的RNS称为DRNS。

13、此时，DRNS内部的RNC就是DRNC。SRNS（Serving RNC，服务RNS），SRNS负责维护UE和UTRAN之间某个连接的RNS。对于UE，若与UTRAN之间存在一条RRC连接，则存在一个SRNS，用于管理UE和UTRAN之间的RRC连接。SRNS内部的RNC就是SRNC。RNC：无线网络控制器，负责对整个无线资源的管理，它控制多个Node BCRNC（Controlling Radio Network Controller，控制RNC），CRNC是负责控制特定UTRAN接入点的RNC。任何UTRAN接入点都存在且只存在一个控制RNC，控制RNC对UTRAN接入点的逻辑资源进行总体

14、控制。Node B：基站收发器，在RNC控制下管理和使用物理资源UE：ME提供应用和服务，USIM(SIM)提供用户身份识别。2.网元之间的协议接口Uu：The Radio interface between UTRAN and the User Equipment. 比较常见的误解是Uu接口是RNC和UE之间的接口或者理解为NODEB和UE之间的接口，正确的理解是Uu接口是UTRAN和UE之间的接口，NODEB完成Uu接口物理层的交互，RNC完成MAC RLC等协议层次的处理。Iub：Interface between an RNC and a Node B.Iur：A logical in

15、terface between two RNC. Whilst logically representing a point to point link between RNCs, the physical realisation may not be a point to point link.Iur接口可以是两个RNC之间点对点直连，也可以通过CN转接。Iu：Interconnection point between an RNC and a Core Network. It is also considered as a reference point.3.RNTI（Radio Netw

16、ork Temporary Identifier，无线网络临时标识）当RRC连接存在的情况下，用RNTI标识UE，有以下几种RNTI： 小区无线网络临时标识（C-RNTI），用于在小区内唯一标识有RRC信令连接的UE。 UTRAN无线网络临时标识(U-RNTI)，分配给与UTRAN之间具有一条RRC连接的UE。目的是在UTRAN内唯一确定一个UE。 SRNC无线网络临时标识（S-RNTI），是由SRNC分配的标识。目的是在SRNC中唯一确定一个UE。2.2 WCDMA网络中常用的标识1.PLMN IDPLMN是由一个公用陆地移动通信网(PLMN）提供通信业务的地理区域。通俗一点讲，中国移动的所

17、有网络组成一个PLMN，中国联通的所有网络组成另外一个PLMN。PLMN ID = MCC + MNC。MCC：Mobile Country Code，移动国家码，三个数字，如中国为 460.MNC：Mobile Network Code，移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00，中国联通的MNC为01。2.LAI位置区是指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域。位置区可由一个或若干个小区组成，为了呼叫移动台，可在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。LAI(Location Area IdentificationMCC：Mobile Country Code，移动国家码，三个数字，如中国

18、为 460.MNC：Mobile Network Code，移动网号，两个数字， 如中国邮电的MNC为00.LAC：Location Area Code，是2个字节长的十六进制BCD码， 0000与FFFE不能使用.3.CGICGI(Cell Global Identification）= LAI+CI4.IMSI IMEI MSISDI TMSIIMSI（International Mobile Subscriber Identity）MSIN：Mobile Subscriber Identification Number，在某一PLMN内MS唯一的 识别码.编码格式为：H1 H2 H3 S

19、 XXXXXX。NMSI：National Mobile Subscriber Identification，在某一国家内MS唯一的识别码。MCC在世界范围内统一分配，而NMSI的分配则是各国运营者自己的事。TMSI：Temporary Mobile Subscriber Identity是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在某一VLR区域内与IMSI唯一对应，包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定。TMSI的32比特不能全部为1，因为在SIM卡中比特全为1的TMSI表示无效的TMSI。IMEI(International Mobile

20、Station Equipment Identification)TAC-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配.FAC-最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码SNR-序号码.这个数字的独立序号码唯一地识别每个移动设备的TAC和 FAC的.SP-备用MSISDN：Mobile Subscriber International ISDN/PSTN numberCC： Country Code，国家码，如中国为86.NDC：National Destination Code，国内接入号，如中国移动的NDC目前有139、138、137、136、135.SN： Subscriber Nu

21、mberMSISDN的一般格式为86-139(或8-0)-H0 H1 H2 H3 ABCD存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送。第3章 基本信令流程3.1 小区建立流程通过小区建立流程成功建立小区，这是WCDMA系统小区能够正常通信的前提条件。可以通过两种方式建立小区：操作维护台建立或RNC进行资源核查触发建立。资源核查触发小区建立流程如图3-2所示。小区建立流程1. 资源核查请求资源核查过程用于CRNC对NodeB中的配置和逻辑资源状态进行核查。NodeB资源完整的核查可以通过一个或多个资源核查过程完成，每一个过程携带一个核查序列号。核查可以使CRNC知道NodeB逻辑资源，并和Nod

22、eB的资源同步。该过程由CRNC向NodeB发送AUDIT REQUEST消息启动。2. 资源核查响应NodeB通过AUDIT RESPONSE消息响应RNC资源核查请求。3. 小区建立请求CRNC收到NodeB的资源核查响应后，向NodeB发送小区建立请求消息CELL SETUP REQUEST。NodeB将根据消息中携带的参数配置一个新的小区。如果RNC操作维护台发起小区建立，则RNC会向NodeB直接发送小区建立请求消息CELL SETUP REQUEST。4. 小区建立响应当成功配置成功后，NodeB发送响应消息CELL SETUP RESPONSE。若小区配置成功，则存在以下信道：C

23、PICH、PSCH、SSCH、PCCPCH、BCH。小区和信道的状态将被置为”Enabled”。若小区配置失败，则发送小区建立失败消息CELL SETUP FAILURE。5. 公共传输信道建立公共传输信到建立过程用于建立以下信道：SCCPCH、FACH、PCH、PICH、PRACH、RACH、AICH、PCPCH、AP_AICH、CD/CA-ICH、CPCH。CRNC向NodeB发送公共传输信道建立请求消息COMMON TRANSPORT CHANNEL SETUP REQUEST，一条消息只能配置以下组合之一： 一条SCCPCH以及和该SCCPCH相关的FACH、PCH、PICH； 一条P

24、RACH以及和该PRACH相关的RACH、AICH； PCPCH以及和该PCPCH组相关的CPCH、AP_AICH、CD/CA-ICH。6. 公共传输信道建立响应当NodeB公共传输信道成功建立后，向CRNC发送公共传输信道建立响应消息COMMON TRANSPORT CHANNEL SETUP RESPONSE。若小区配置失败，则发送公共传输信道建立失败消息COMMON TRANSPORT CHANNEL SETUP FAILURE。7. Iub接口用户面建立CRNC通过ALCAP协议向NodeB发送QAAL2建立请求消息Q.AAL2 ESTABLISH REQUEST，请求建立Iub接口用

25、户面。8. Iub接口用户面建立确认NodeB通过ALCAP协议向CRNC发送QAAL2建立确认消息Q.AAL2 ESTABLISH CONFIRM，指示已经建立Iub接口用户面。9. 系统信息更新请求在小区准备就绪后，CRNC向NodeB发送系统信息更新请求消息SYSTEM INFORMATION UPDATE REQUEST，使NodeB采用正确的调度信息，该信息包含了BCCH上系统信息分段广播的内容。10. 系统信息更新响应根据系统信息更新请求消息中的参数，成功完成物理信道调度周期更新，将向CRNC发送系统信息更新响应消息SYSTEM INFORMATION UPDATE RESPONS

26、E。如果失败，则发送系统信息更新失败消息SYSTEM INFORMATION UPDATE FAILURE。 说明：在系统信息更新之前，CRNC和NodeB会完成节点同步过程和传输信道同步过程。3.2 系统信息广播系统信息广播可以由CN、RNC、或NodeB发起，用于系统对小区内所有的UE进行广播，为UE提供接入层和非接入层的公共信息。其中非接入层的信息包括运营商信息、CN域信息等；接入层信息包括位置登记区信息、小区信息、信道信息、小区选择重选信息等。3.2.1 系统信息概述1. 系统信息结构系统信息在BCCH逻辑信道上发送，BCCH逻辑信道映射为BCH或FACH传输信道。系统信息包含MIB（

27、Master Information Block，主信息块）、SB（Scheduling Block，调度块）、SIB（System Information Block，系统信息块）三种。2. SIB及SIB类型SIB共有18种类型。其中，SIB10在FACH传输信道上广播，其它类型的SIB在BCH传输信道上广播。3.2.2 系统信息广播系统信息广播过程的信令流程如图3-3所示。系统信息广播UTRAN向UE发送系统信息SYSTEM INFORMATION。内容包含调度信息、作用范围及系统信息内容等信息。处于空闲模式、CELL_PCH、CELL_FACH状态的UE，读取BCH上广播的系统信息。如

28、果UE处在DCH状态，必须能够同时侦听SCCPCH和DPCH，并且只能读取BCH映射到FACH的情况。在空闲模式和连接模式下，多种SIB的组合都是合法的，UE读取需要的SIB内容，并以小区或PLMN为单位存储SIB，以备重回该小区或PLMN之用。下面是一个系统信息更新的完整实例。信令流程如图3-4所示。系统信息广播实例信令流程描述：1) RNC向相关的NodeB发送NBAP系统信息更新请求消息SYSTEM INFORMATION UPDATE REQUEST，发送系统信息广播请求。2) NodeB向RNC发送NBAP系统信息更新响应消息SYSTEM INFORMATION UPDATE RES

29、PONSE，确认系统信息广播。3) 5) NodeB在空中接口上发送多条系统更新消息SYSTEM INFORMATION，进行消息广播。3.3 寻呼流程为了建立一次呼叫，核心网通过Iu接口向UTRAN发送寻呼消息。RNC的寻呼功能就是通过Uu接口上的寻呼过程，将CN寻呼消息发送给UE，使得被寻呼的UE建立起与CN的信令连接。当UE处于CELL_DCH、CELL_FACH连接状态时，UTRAN的寻呼可以通过已经建立的信道发送出去。因此根据UE所处的模式及状态的不同，CN寻呼UE的类型也有所不同，因此UTRAN在空中接口上发送寻呼类型1消息PAGING TYPE 1或寻呼类型2消息PAGING T

30、YPE 2，寻呼特定UE。3.3.1 寻呼空闲模式或PCH状态的UEUTRAN通常通过PCCH信道，使用寻呼类型1消息寻呼处于空闲模式、CELL_PCH或URA_PCH状态下的UE。这一类型的寻呼一般发生在以下几种情况： 为了建立一次呼叫或一条信令连接，由网络侧高层发起的寻呼； 为了将UE的状态从CELL_PCH或URA_PCH状态迁移到CELL_FACH状态，由UTRAN发起触发UE状态迁移的寻呼； 当系统信息发生改变时，由UTRAN发起触发UE读取更新后系统信息的寻呼。此时，主消息块的值标签包括在寻呼类型1消息PAGING TYPE 1中的BCCH modification info中。寻

31、呼空闲模式或PCH状态UEUTRAN通过PCCH信道，在适当的寻呼时机发送寻呼类型1消息PAGING TYPE 1，启动寻呼过程。寻呼时机和UE的IMSI有关，UTRAN可以选择在几个寻呼时机重复寻呼一个UE，以增加UE正确接收寻呼消息的可能性。处于空闲模式和PCH状态的UE，监视适当的寻呼时机，接收来自网络层的寻呼消息。寻呼过程结束。3.3.2 寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态的UEUTRAN通常通过DCCH信道，使用寻呼类型2消息寻呼处于CELL_DCH或CELL_FACH状态下的UE。寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态UEUTRAN通过DCCH信道发送寻呼类型2消息PAGING TYPE 2，发起寻呼过程。这一类型的寻呼也叫做专用寻呼过程。UE接收并读取寻呼类型2消息PAGING TYPE 2中的内容，并把寻呼原因及寻呼记录种类标识等信息上报给本侧非接入层。寻呼过程结束。本进程不影响UE侧正在进行的其它RRC进程。若UE发现接收到的寻呼类型2消息PAGING TYPE 2存在协议错误，则通过上行DCCH采用AM RLC